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[發明專利]一種鋰離子電池高電壓鈷酸鋰基復合正極材料及其制備方法有效

專利信息
申請號: 201410713851.0 申請日: 2014-12-02
公開(公告)號: CN104466099A 公開(公告)日: 2015-03-25
發明(設計)人: 王志興;王志國;李新海;郭華軍;彭文杰;胡啟陽 申請(專利權)人: 中南大學
主分類號: H01M4/131 分類號: H01M4/131;H01M4/1391;H01M4/525
代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213 代理人: 楊斌
地址: 410083 湖南*** 國省代碼: 湖南;43
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摘要:
搜索關鍵詞: 一種 鋰離子電池 電壓 鈷酸鋰基 復合 正極 材料 及其 制備 方法
【權利要求書】:

1.一種鋰離子電池高電壓鈷酸鋰基復合正極材料,其特征在于:對鈷酸鋰進行摻雜金屬元素M,同時引入Li2MnO3與其形成復合正極材料;復合正極材料的分子式為xLi2MnO3·(1-x)LiCo(1-y)MyO2,其中,0.01≤x≤0.20,0.005≤y≤0.10。

2.如權利要求1所述的鈷酸鋰基復合正極材料,其特征在于:所述的摻雜金屬元素M為Mg、Ca、Ni、Mn、Cr、Fe、Al、Y、Ti、Zr、Cu、Zn、Ce、V、Nb和Mo中的一種或幾種。

3.如權利要求1所述的鈷酸鋰基復合正極材料,其特征在于:所述鈷酸鋰基復合正極材料的一次顆粒分布均勻,粒徑為1~6μm。

4.如權利要求1所述的鈷酸鋰基復合正極材料,其特征在于:所述鈷酸鋰基復合正極材料電化學性能優異,電壓范圍為3.0-4.6V、電流密度為20mA/g時,首次放電比容量達到200mAh/g以上;電流密度為200mA/g時,放電比容量達到190mAh/g以上,50次循環后容量保持率高于90%。

5.一種如權利要求1~4任一項所述鈷酸鋰基復合正極材料的制備方法,其特征在于:采用液相混合-噴霧干燥-高溫燒結聯合法制備,具體步驟如下:

1)稱取易溶性鋰鹽、易溶性錳鹽、易溶性鈷鹽及易溶性摻雜元素M鹽,以xLi2MnO3·(1-x)LiCo(1-y)MyO2的化學計量比為基礎并保持鋰鹽過量進行混合,加水攪拌,形成混合溶液;其中,0.01≤x≤0.20,0.005≤y≤0.10;

2)將步驟1)制備的混合溶液噴霧干燥,得到復合正極材料的前驅體;

3)將步驟2)制備的復合正極材料前驅體在空氣或氧氣氣氛中于300~500℃預燒1~8小時,冷卻后研磨;再在500~1000℃下煅燒2~48小時,待材料冷卻后經研磨、過篩,即制得鋰離子電池鈷酸鋰基復合正極材料。

6.如權利要求5所述的制備方法,其特征在于:所述步驟1)中,鋰鹽過量百分比不超過10wt%。

7.如權利要求5所述的制備方法,其特征在于:所述步驟1)中,易溶性鋰鹽為乙酸鋰、硝酸鋰或氯化鋰;易溶性錳鹽為乙酸錳、硝酸錳或氯化錳;易溶性鈷鹽為乙酸鈷、硝酸鈷或氯化鈷;易溶性摻雜元素M鹽為含有元素M的乙酸鹽、硝酸鹽或氯化物。

8.如權利要求5所述的制備方法,其特征在于:所述步驟1)中,配制的混合溶液的總金屬濃度為0.1~1mol/L。

9.如權利要求5所述的制備方法,其特征在于:所述步驟2)中,噴霧干燥的進風溫度為110~210℃,出風溫度為100~115℃,進料速度為100~600mL/h。

10.如權利要求5~9任一項所述的制備方法,其特征在于:所述步驟2)中,復合正極材料的前驅體呈規則的球形,一次顆粒為納米級。

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